¿Alguna vez se ha preguntado cómo garantizar la máxima calidad en el corte por láser? Este artículo describe nueve normas esenciales para evaluar la precisión y eficacia de los cortes por láser. Aprenderá a evaluar factores como la rugosidad, la perpendicularidad, la anchura de corte y mucho más. Al comprender estos criterios, podrá juzgar y mejorar el rendimiento de su máquina de corte por láser, lo que se traducirá en mejores resultados y eficacia en sus proyectos de metalurgia. Descubra las métricas clave que definen la calidad superior del corte por láser.
La calidad de una máquina de corte por láser viene determinada principalmente por su calidad de corte, que es la forma más directa de evaluar la máquina. Al comprar una máquina de corte por láser, los nuevos clientes suelen solicitar ver un proceso de corte de muestra realizado por la máquina.
Véase también:
La velocidad de corte de la corte por láser es importante que los clientes lo tengan en cuenta. Además, también deben centrarse en la calidad de corte de la muestra.
Entonces, ¿cómo se evalúa la calidad del corte por láser y a qué hay que prestar atención? Permítame ofrecerle más detalles.
Es importante tener en cuenta las nueve normas siguientes.
El corte por láser produce unas estrías verticales características en el borde de corte, cuya profundidad y frecuencia determinan la rugosidad de la superficie. La intensidad y el patrón de estas líneas están directamente correlacionados con la calidad del corte y el acabado superficial.
Unas estrías más claras y menos pronunciadas indican una superficie de corte más lisa, lo que se traduce en valores de rugosidad (Ra) más bajos. Este acabado más liso suele ser deseable para la mayoría de las aplicaciones, ya que mejora tanto el atractivo estético como el rendimiento funcional.
La rugosidad de la superficie influye significativamente no sólo en el aspecto visual del borde cortado, sino también en sus propiedades tribológicas, incluidas las características de fricción, la resistencia al desgaste y el potencial de adherencia del material. Una superficie más lisa suele presentar coeficientes de fricción más bajos y una mayor resistencia al desgaste, lo que puede ser crucial para piezas sometidas a contacto dinámico o que requieren ajustes precisos.
En la mayoría de las aplicaciones de corte por láser, minimizar la rugosidad de la superficie es un objetivo primordial para lograr una calidad óptima de la pieza. En consecuencia, unas estrías más claras y uniformes son indicativas de una calidad de corte superior. Los factores que influyen en la formación de estas estrías incluyen la potencia del láser, la velocidad de corte, la presión del gas de asistencia y las propiedades del material.
Para cuantificar y controlar la rugosidad, los fabricantes suelen emplear mediciones de la rugosidad superficial (por ejemplo, valores Ra, Rz) y pueden especificar rangos aceptables en función de los requisitos de la aplicación. Los sistemas avanzados de corte por láser pueden optimizar los parámetros en tiempo real para mantener una calidad de superficie uniforme en materiales de distintos grosores y composiciones.
Cuando el grosor de la chapa supera los 10 mm, la perpendicularidad del filo de corte se convierte en un factor crítico tanto para la precisión dimensional como para las operaciones de procesamiento posteriores. La divergencia inherente al rayo láser a medida que se propaga desde su punto focal afecta significativamente a la calidad del corte en materiales gruesos.
A medida que el haz se desplaza a través del material, se desvía, haciendo que varíe la anchura de corte. Esta divergencia puede dar lugar a un corte cónico, en el que la anchura en la parte superior o inferior del corte es mayor, dependiendo de la posición focal con respecto a la superficie del material. Por ejemplo, si el foco está situado en la superficie superior, el corte se ensanchará hacia la parte inferior.
La desviación de la perpendicularidad real puede oscilar entre una fracción de milímetro y varios milímetros, en función del grosor del material y de los parámetros del láser. Esta desviación se cuantifica como tolerancia de perpendicularidad o cuadratura, a menudo expresada como porcentaje del grosor del material o como valor absoluto.
Conseguir una alta perpendicularidad es crucial por varias razones:
Para optimizar la perpendicularidad en el corte de secciones gruesas:
Controlando cuidadosamente estos parámetros, es posible conseguir una perpendicularidad del filo de corte de ±0,05 mm para muchas aplicaciones de sección gruesa, mejorando significativamente la calidad general de la pieza y reduciendo la necesidad de postprocesado.
La anchura de corte, comúnmente denominada anchura de corte, desempeña un papel crucial en la precisión del corte por láser y la calidad de las piezas. Aunque en general no tiene un impacto significativo en la calidad general del corte, se convierte en un factor crítico cuando se fabrican piezas con contornos de alta precisión o características intrincadas.
La anchura de corte influye directamente en el diámetro interior mínimo alcanzable en las formas perfiladas. A medida que aumenta el grosor de la chapa, la anchura de corte suele ampliarse debido a la divergencia del rayo láser y al aumento del tiempo de interacción con el material. Esta relación entre el grosor del material y la anchura de corte debe tenerse muy en cuenta en las aplicaciones de precisión.
Para mantener una alta precisión constante en distintos grosores de material y anchuras de corte, deben optimizarse varios factores:
Véase también:
Cuando se cortan chapas gruesas a alta velocidad, el metal fundido generado por el rayo láser no se acumula en el corte por debajo del rayo vertical. En lugar de ello, se expulsa por la parte inferior del corte, siguiendo el movimiento del láser. Este fenómeno se debe a la alta presión del gas de asistencia y al impulso del metal fundido que se mueve rápidamente.
Como resultado, se forman estrías curvas características en el borde de corte, siguiendo la trayectoria del rayo láser que avanza. Estas estrías, a menudo denominadas líneas de arrastre, pueden afectar a la calidad del corte y a la precisión dimensional de la pieza.
Para mitigar este problema, es crucial aplicar una estrategia de control dinámico de la velocidad de avance. En concreto, reducir la velocidad de avance hacia el final del proceso de corte puede minimizar significativamente la formación de estas líneas curvas. Esta desaceleración permite una mejor evacuación de la masa fundida y reduce el desfase entre la parte superior e inferior del corte, lo que da lugar a estrías más rectas y paralelas y a una mejor calidad de los bordes.
Para obtener resultados óptimos, considere las siguientes técnicas:
La formación de rebabas es un factor crítico que afecta significativamente a la calidad y eficacia de las operaciones de corte por láser. Estas indeseables protuberancias de material a lo largo del borde de corte no solo afectan a la precisión dimensional y al acabado superficial de la pieza, sino que también requieren pasos adicionales de postprocesado, lo que puede aumentar el tiempo y los costes de producción.
La gravedad y el alcance de la formación de rebabas son consideraciones primordiales a la hora de evaluar la calidad del corte. Las rebabas suelen clasificarse en función de su tamaño, forma y ubicación:
Varios factores influyen en la formación de rebabas durante el corte por láser:
Minimizar la formación de rebabas es crucial para conseguir cortes de alta calidad y reducir los requisitos de postprocesado. Esto puede lograrse mediante:
Antes de iniciar el proceso de perforación, el sistema de corte por láser aplica un recubrimiento antisalpicaduras especializado a la superficie de la pieza. Esta fina película aceitosa sirve de barrera protectora contra la adherencia de material fundido.
Durante la operación de corte, el haz láser de alta energía vaporiza el material de la pieza, generando una mezcla de materia gaseosa y partículas. Para mantener la calidad del corte y evitar la contaminación, un gas de asistencia a alta presión (normalmente nitrógeno u oxígeno, dependiendo del material) se dirige coaxialmente con el rayo láser. Este chorro de gas cumple una doble función: expulsa el material fundido del corte y proporciona oxidación o blindaje inerte.
Sin embargo, la expulsión forzada de material vaporizado y fundido puede provocar deposiciones no deseadas en la superficie de la pieza. Esta deposición puede producirse tanto en dirección ascendente (en la superficie superior) como descendente (en la superficie inferior), lo que puede afectar al acabado superficial y a la precisión dimensional. El patrón y el alcance de la deposición dependen de factores como las propiedades del material, los parámetros de corte y la dinámica del flujo de gas de asistencia.
Para mitigar estos efectos, pueden ser necesarios parámetros de corte optimizados, un control adecuado del flujo de gas y técnicas de limpieza posteriores al proceso para lograr la calidad superficial y la precisión deseadas en los componentes cortados por láser.
Las depresiones superficiales y la corrosión pueden afectar significativamente a la calidad e integridad del filo de corte, comprometiendo tanto el rendimiento funcional como el aspecto estético de la pieza.
Las depresiones, a menudo resultantes de una distribución desigual de la presión o del desgaste de la herramienta, pueden crear concentraciones de tensión localizadas e imprecisiones dimensionales. Estas imperfecciones pueden provocar un fallo prematuro por fatiga o un ajuste incorrecto de los componentes en los ensamblajes. La corrosión, ya sea química o galvánica, deteriora la superficie del material, reduciendo su resistencia e iniciando potencialmente la propagación de grietas.
Para mitigar estos problemas, pueden aplicarse varias medidas preventivas:
En el corte por láser, la zona adyacente al corte sufre importantes efectos térmicos, lo que provoca cambios microestructurales en el metal. Esta región afectada térmicamente se conoce como Zona Afectada Térmicamente (ZAC).
El calor intenso y localizado del rayo láser provoca ciclos rápidos de calentamiento y enfriamiento, que pueden inducir diversas transformaciones metalúrgicas. Por ejemplo, en los aceros, estos ciclos térmicos pueden dar lugar a la formación de martensita, una fase dura y quebradiza que endurece el material cerca del borde de corte. Por el contrario, en algunas aleaciones de aluminio, el calor puede provocar un ablandamiento localizado debido a la disolución de precipitados de refuerzo.
La extensión de la ZAT, a menudo medida en micrómetros, depende de varios factores, como la potencia del láser, la velocidad de corte, las propiedades del material y el grosor. Minimizar la ZAT es crucial para mantener las propiedades mecánicas y la precisión dimensional de la pieza cortada. Los sistemas avanzados de corte por láser emplean un control preciso de los parámetros del láser y de los gases de asistencia para optimizar la calidad del corte al tiempo que se minimizan los efectos térmicos.
Comprender y gestionar la zona térmica es esencial para lograr cortes de alta calidad y garantizar la integridad estructural de los componentes cortados por láser, especialmente en aplicaciones que requieren tolerancias estrechas o propiedades específicas de los materiales.
El rápido calentamiento localizado durante el corte por láser puede inducir tensiones térmicas que pueden provocar la deformación de la pieza. Este fenómeno es especialmente crítico en la fabricación de precisión, donde las características intrincadas y las secciones de conexión delgadas pueden tener sólo unos pocos milímetros de ancho. El gradiente térmico creado por el rayo láser puede causar una expansión y contracción diferencial, lo que provoca la deformación, flexión o distorsión de la pieza.
Para mitigar estos efectos térmicos y mantener la precisión dimensional, se pueden emplear varias estrategias:
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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